Projeto de suporte de baterias para veículos elétricos e operados remotamente usando pequenos blocos de espuma fechada de alumínio protegidos por tubos de alumínio

Segurança mais inteligente para baterias do futuro

Carros elétricos na estrada e veículos robóticos que exploram o leito marinho dependem de baterias que precisam permanecer seguras e resfriadas. Este estudo explora uma nova forma de construir o “chão” que carrega e protege essas baterias. Em vez de usar uma única camada espessa de espuma metálica, os pesquisadores fragmentam essa espuma em muitos pequenos blocos, cada um envolvido por um tubo metálico. Essa estrutura engenhosa, inspirada em ossos, foi projetada para absorver impactos, dissipar calor rapidamente e facilitar cabeamento e manutenção.

Da estrutura óssea ao suporte de baterias

O elemento básico deste projeto é um pequeno cubo de espuma de alumínio de células fechadas, do tamanho aproximado de um cubo de açúcar, envolvido por um tubo curto de alumínio. A natureza inspirou a ideia: as formas lembram ossos dos dedos, a coluna e o canal auditivo, que combinam rigidez, absorção de choque e baixo peso. Ao dispor muitos blocos idênticos em padrões, os engenheiros podem criar painéis que suportam cargas, amortecem impactos e conduzem calor, tudo isso ocupando espaços reduzidos dentro dos veículos.

Por que dividir uma única placa em muitos blocos pequenos

Placas convencionais de espuma de alumínio funcionam bem como absorvedores de choque, mas têm desvantagens. São caras de fabricar, difíceis de conformar e reparar, e agem como cobertores térmicos que aprisionam calor em vez de liberá‑lo. A nova abordagem por blocos resolve esses três problemas. Como os blocos são pequenos, podem ser cortados de placas padrão de espuma com ferramentas simples e depois encaixados por pressão em tubos disponíveis no mercado. Blocos danificados podem ser substituídos individualmente. Igualmente importante, as lacunas entre os blocos criam caminhos abertos por onde ar ou água podem fluir, transformando uma camada antes isolante em uma estrutura de resfriamento eficiente.

Suporte mais resistente e resfriamento mais rápido

A equipe testou doze formas de blocos e escolheu um desenho “semelhante à coluna” para estudo detalhado. Sob compressão lateral, esse bloco absorveu mais energia por volume do que a espuma nua de igual tamanho, graças ao tubo rígido de alumínio ao seu redor. Quando dispostos em um pequeno painel para um veículo operado remotamente subaquático, nove desses blocos suportaram baixas cargas da bateria, absorveram energia de impacto com uma margem de segurança confortável e permitiram aos engenheiros passar cabos por canais incorporados. Testes térmicos mostraram que um painel sanduíche tradicional de espuma levou cerca de 15 minutos para o calor atravessar, enquanto o painel baseado em blocos apresentou o mesmo aumento de temperatura em apenas cerca de 40 segundos.

Escalando para carros elétricos

Para demonstrar que o conceito funciona em escala de veículo completo, os pesquisadores projetaram um escudo inferior para um conjunto de baterias de veículo elétrico de 450 quilos usando 400 dos mesmos blocos inspirados na coluna, sanduichados entre duas chapas de alumínio. A matriz de blocos pode absorver várias vezes mais energia de impacto do que a gerada se a bateria cair meia metro, e consegue suportar cargas da ordem de aproximadamente 25 vezes o peso da bateria. Ao mesmo tempo, cálculos e simulações indicam que o calor conduzido através dos blocos e removido pelo ar em movimento é rápido o bastante para resfriar o escudo das temperaturas de operação no verão em direção às condições ambientes em dezenas de minutos a velocidades de condução modestas.

Espaço para evoluir com resfriamento e materiais

A natureza modular desses blocos abre espaço para refinamentos futuros. Os autores esboçam opções como entrelaçar tubos de resfriamento por líquido entre fileiras de blocos, inserir materiais de mudança de fase que armazenem temporariamente calor excedente, ou dispor ranhuras no padrão para melhorar ainda mais o fluxo de ar sem sacrificar a segurança contra colisões. Como os blocos usam ligas padrão e usinagem simples, eles podem ser adaptados para ambientes distintos — de estradas secas a desertos quentes e águas frias do mar — ajustando dimensões, espaçamento e materiais adicionados.

O que isso significa para motoristas e robôs do dia a dia

Em termos simples, este trabalho oferece uma “blindagem e radiador” mais inteligente para baterias em carros elétricos e robôs remotos. Os blocos metálicos preenchidos com espuma atuam como pequenos amortecedores que se deformam em um impacto, enquanto suas carcaças metálicas e lacunas abertas canalizam o calor em vez de aprisioná‑lo. Em comparação com placas tradicionais de espuma, os suportes baseados em blocos são mais fáceis de fabricar, reparar e resfriar, sem deixar de atender requisitos rigorosos de segurança. Com mais testes sob condições reais de colisão e fadiga, essa abordagem inspirada em ossos pode ajudar veículos futuros a se tornarem mais leves, seguros e confiáveis, sem acrescentar complexidade aos seus sistemas de bateria.

Citação: Dadoura, M.H., Farahat, A.I., Al-Saady, Z.A. et al. Design of electric and remote operating vehicles battery carrier by using small aluminum closed-cell foam blocks shielded by aluminum tubes. Sci Rep 16, 9225 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39720-z

Palavras-chave: baterias de veículos elétricos, espuma de alumínio, proteção contra colisões, resfriamento de bateria, estruturas leves